公路隧道设计中的几个问题

公路２００１年ｌ】月第ｌ】期ＨＩＧＨｗＡＹＮｏＶｔ２０叭Ｎｏ－１ｌ文章编号：０４５ｌ０７１２（２００１）ｌｌ００９３—０４中图分类号：ｕ４５９．２文献标识码：Ｂ公路隧道设计中的几个问题熊世龙（贵州省文通规划勘察设计研究院贯阳市５５０００１）摘要：公路隧道在提高公路标准，保护生态环境和提高运营效率中起着重要作用。

以山区公路隧道为出发点就隧道设计范围、洞口设计、纵坡取值及特殊设计等方面阐述个人观点，供同行探讨。

关ｔ词：山区公路｝隧道；洞口设计；纵坡隧道是山区公路改善线形、缩短里程、降低标高、提高行车速度、保护生态环境和减轻因废方所造成新危害程度的有效手段，应该说山区公路线形标准的高低，某种程度上讲应取决于隧道的利用程度、设计和施工水平。

近年来，公路隧道发展较快，一批长隧道和特长隧道相继建成，长度１８．４ｋｍ的秦岭终南山隧道也在筹建中；结合山区地形，联拱隧道也越建越多，长度达到７００ｍ左右。

随着公路隧道的快速发展，设计和施工中需要研究和探讨的问题也逐步显露出来，本文从设计角度对几个问题谈些个人见解，供同行探讨。

ｌ山区公路隧道设计范围目前公路隧道设计多为进口至出口，使隧道设计受到一定制约，也是山区公路隧道洞门型式单一化，不能与自然环境很好协调的一个原因。

山区地形特点是峰谷起伏较大，地面横坡较陡，洞口外路基单侧边坡高，隧道与高边坡衔接，与桥梁连接的机遇较多。

由于隧道进、出口之外就不属于隧道设计的范围，而路基、桥梁设计者与隧道设计者的思路不一样，设计的技巧、追求的目的和表现的艺术手法都因人而异。

比如隧道与桥梁相连时，隧道洞门要求美观，要求与自然环境协调，处理手法是尽可能少破坏自然地貌，而桥梁的美学重点却在桥型结构，对桥台而言．只在满足受力和稳定要求。

因此，两个设计付诸实掩时，就会出现矛盾和难以调和的状态。

还有洞ｆ】喇式与洞外边坡的协调，绿化布局等，也难于实现园林合成组合体的意愿口丰｝别是隧道在设计过程中．收稿日期：２００１～０８０１若发现洞门位置不当时，要变动就要涉及路基设计或桥梁的变动，有时是很难解决的，只熊维持原状，使洞门成为蹩脚设计。

实践表明，山区公路隧道洞门至洞门的设计范围是不合适的。

应根据地形情况、功能要求确定隧道设计范围，一般宜从进、出口洞门处各向外延伸１００～２００ｍ，洞前的渐变段、转向车遭、绿化布局及边坡结构处理等，有时还包括桥梁，一并纳入隧道设计范畴。

特别是当隧道与桥梁紧相连时，为使整体设计更系统、更合理，小桥宜划入隧道设计之中，中桥及大桥的桥梁设计人员应将靠隧道口的桥台结构尺寸及相关资料提供给隧道设计者，并共同协商．制定出桥台和隧道口处施工顺序和工艺的总体设计。

２洞口设计洞口设计范围，我国公路隧道设计规范没有明确规定，设计中常将洞口与洞门视为一体。

日本高等级公路设计规范隧道篇中指出：洞口设计包括隧道的洞口段、洞门及其前后一部分道路区间的总体设计，并对洞口、洞门和连接段分别作了规定。

事实上在我国一些公路隧道设计中，已根据地形地质条件，将洞口与洞门分开设置，中间用开窗的或封闭的明洞、廊式棚洞、棚架相连接，共同组成洞口设计。

在洞口设计中应处理好以下几个问题。

２．Ｉ洞门与洞口的界定公路隧道中洞门与洞口是有所区别的，如何界定，目前国内尚无明确定论。

我认为：洞门是车辆进出隧道的标志，或者说是隧道长度的起讫点。

洞门造万方数据公路２０。

１年第ｌｌ期型不但要融自然环境于一体，还萼体现出时代风貌、地方人文景观，所以，洞ｆＪ需要进行包装。

洞口是隧道明暗施工的分界线．或者说是车辆进离地层的起点和终点。

洞口要求坚实、稳固，勿需进行包装。

将洞门、洞口分开处理，一是使他们性质单一，功能明确，设计侧重点清晰；＿二是洞门选址灵活性大，可有效避免高边坡和高仰坡，有利于美学设计；三是通过连接段将洞门与洞口连成整体．易于实现与周围景观协调，且有减光作用；四是有利于驾乘人员的明暗过渡，减少突然的压抑感。

公路隧道的洞门和洞口既可分开，也可重合在一个断面上，它取决于地形和地质条件，因此要从实际出发灵活选用，切不可一成不变。

对它们的界定．如何才能更科学、更合理，还需进一步探讨。

２．２洞门和洞口位置确定原则及方法选定洞门位置应最大限度地保护山体自然状态，有利于与环境的协调，行车安全和维修养护，力求避免洞门前出现高边坡或深拉槽。

洞门位置主要受地形的影响，确定时是利用地形图和线位的纵、横断面图。

用纵断面图控制仰坡，横断面图控制洞前边坡或路堑深度；在地形图上作总体布局，以满足功能要求和美学要求。

选定洞口位置应确保施工时安全进洞，并有利于行车安全和对自然生态的保护。

同时还应重视隧道轴线与等高线的交角关系，一般以不小于４５。

为宜。

确定洞口位置主要考虑围岩条件，根据地质纵断面图、地形图和相关的地勘资料综合分析而定，洞口顶覆盖土层厚度一般不小于１．５ｍ。

用地质纵断面图控制仰坡高度，选择施工方法和对岩层的加固措施，从地形图中控制交角大小，布局施工现场。

为了较好地确定洞门和洞口的位置，实际的作法是：根据路线布置方案，审定隧道轴线的合理性；在确定的隧道轴线上初拟进、出口位置桩号；以此为基点，在进口后退方向（出口前进方向）３０ｍ和进口前进方向（出口后退方向）２０ｍ范围内，每５ｍ测一个横断面。

对照分析纵、横断面后，最后确定洞门和洞口的位置。

２．３连接段的处理及问题洞口连接段一般伴有挖方出现，形成一侧有边坡甚至是高边坡，或者浅路堑。

连接段的结构型式，常用的有：明洞、开窗的拱棚、各种形式的棚廊、格架橱等。

高边坡下的连接段．为防止碎落体对结构物造成损伤，应在结构物顶部回填２～３ｍ厚的土层。

在设计琏接段时，碰到的问题是边坡施工方法。

当前，多按路基施工疗法开挖土石方．再作棚洞后回填。

此法存在边坡治理问题，边坡较高时．治理难度大，费用高，失去隧道延Ｋ的意义和目的。

能否参照隧道施工方法，边开挖棚洞范围内的土石方，边对岩体作衬砌支护和加固，不开挖或少开挖边坡。

但随之而来的问题是：明洞或棚洞结构受力特性、计算模式或方法，岩土加固工艺及经济效果．这些问题都有待进一步的研究。

３重视洞门包装设计隧道洞门是公路上能标示人文景观，表现时代风貌特征的建筑物。

随着社会的发展，科学技术的进步，人们追求美的意识增强．公路隧道洞门形式也需要创新。

一方面要改进和包装传统的洞门形式，使之焕发出新的艺术活力；另一方面要结合地形情况、地理位置、时代特征、地区和民族特点，创新出现代化的洞门形式。

比如福建雷打石隧道将端墙式洞门包装成和平鸽飞翔在蓝天的图案，重庆双山罐道柱式洞门中的柱包装成楼、堂、馆中的艺术柱形，日本某隧道双洞门造型为一对鹅。

四川二郎山隧道、云南九顶山隧道的洞门造型均别具一格，实为佳品。

特别是桥隧、路隧结合部，更应进行立体组合，让建筑艺术与园林手法巧妙的结合，产生综合美的效应，是我们追求和努力的目标。

洞门包装设计是隧道美学设计的重要手段，除在造型上有所创新外．材料选择和砌筑（安装）工艺也应推敲。

混凝土预翩块材料，横平竖直错位安砌，给人呆板陈旧之感，用白色瓷砖壤面，反光太强，于驾乘人员不利，因此，材料选择和砌筑工艺薯求是包装设计中的重要环节。

材料在照顾到就地取材的基本原则下，宜选用有光泽而反光不强，易于清垢而又不伤质感；材料加工和砌筑格式应给人零而不乱，粗糙而有序列之感。

搞好洞门包装设计重在创新，贵在融合。

特殊地理位置或风景区的洞门包装设计应有方案比选，择优录用。

而今难在隧道设计人员多数长于结构设计，不擅长包装（装饰）设计，显露出人才结构和知识面的弱点，对隧道设计部门而言，是应引起重视和着手解央的问题。

４对洞口顶环向截水沟设置的看法公路隧道设计中，常在洞口仰坡开挖线外５～万方数据２００１年第¨期熊世龙；公路隧道设计中的几个问题６ｍ设置环向截水沟，称外环截水沟。

阻拦地表水冲刷浸蚀仰坡。

实践中感到，对外环截水沟的设置有进行探讨的必要。

４．１山区公路隧道洞口顶面水流分析地面水流是指下雨时地面水的泾流情况．对山区公路隧道洞口而言，大体可分三种情况：一是地面呈斜面倾向洞口，地面水流向洞口，对仰坡有冲刷作用；二是地面斜面与隧道轴线成夹角关系，地面水横向流经隧道，对仰坡不构成冲刷；三是洞口顶面地形平缓．地面水的流速很慢，多数渗透到地下，有冲刷但作用不明显。

无论那种地形．地面水流是下雨时才会产生，属于季节性、短暂性水流，且流量小而分散，特别是植被较好地区，危害程度很小。

４．２设置环向截水沟的利与弊隧道洞口仰坡外设置环向截水沟，对它的功能，公路隧道设计规范条文说明中是这样表述的“隧道洞口覆盖层较薄，也是地表水流经之口，很容易渗透到衬砌内部。

设置排水沟及截水沟是使地表水归束入槽，避免渗水漏水及地表水漫流。

”这既是环向截水沟的功能，也是设置它的有利一面．但应看到它的负面效应。

首先，截水沟设在仰坡开挖线外５～６ｍ处，对自然山体表面多一次破坏，特别当地面坡度较陡时．截水沟内侧边坡又是一个不稳定面；其次是５～６ｍ范围内的地面水仍对仰坡或洞口有冲刷、浸蚀作用；第三，截水沟的养护容易被忽视，一旦出现沟裂或沟边坡坍塌，治理不及时，则易导致滑坡产生；第四，当地面斜坡与隧道轴线有夹角时．本来地面水对洞口无危害，也修截水沟既破坏自然山体表面，又不美观；第五，在植被较好的地面去修截水沟，反而损坏了水土的保持性。

４．３对环向截水沟设置的意见环向截水沟的设置应根据地面水危害程度，结合地形稳定和植被情况而定。

对于地面水的危害，我主张立足于治理．不倾向于拦截，治理的重点是仰坡和洞口排水沟。

一是选择洞口位置时，力争将仰坡高度控制在３ｍ以内；二是对仰坡坡面采取护面种草，如用空心砖或格网式护面．中间种草绿化，若采用喷锚或砌石护面，也宜在坡顶或坡脚种上藤蔓植物，绿化仰坡；三是洞顶排水沟要能满足大雨时的地面水流汇集排出的需求，沟边应有１～１．５ｍ的平台，减少山坡泥土堵塞排水沟。

总之，环向截水沟尽可能不设，以保持地面的完整性。

５短隧道纵坡的探讨公路隧道纵坡，设计规范定为大于Ｏ．３％和小于３％，只有５０ｍ长的隧道不受限坡．这对山区公路中的隧道是困难的。

山区地形起伏频繁。

高等级公路中５００ｍ以下的隧道较多，著纵坡限制在３％以内，标准布线很困难，有时只能用延长路线来满足。

就是在三、四级公路中，难度也是较大的。

隧道纵坡受控的主要因素是通风，因为纵坡大．行车速度降低，汽车排出的有害气体和烟雾就多，从洞内卫生条件考虑，纵坡以小为好。

但对于５００ｍ以下的山区公路中隧道而言．一般不需要机械通风，靠自然风和汽车行驶产生的活塞风稀释有害气体和烟雾，纵坡偏小未必就理想。

我们注意到髓着汽车制造技术水平不断提高，汽车性能得到快速敢善，所排放的ｃＯ量呈锐减趋势；同时，我国汽车报废时间已从ｌｏ～１４年缩短到８～１０年，表明汽车剪薪速度在加快。